Beer-Lambertin laki siinä, mitä se koostuu, sovellukset ja harjoitukset ratkaistaan



Beer-Lambertin laki (Beer-Bouguer) on sellainen, joka liittyy yhden tai useamman kemiallisen lajin sähkömagneettisen säteilyn imeytymiseen sen pitoisuudella ja etäisyydellä, jonka valo kulkee hiukkas-fotoni-vuorovaikutuksissa. Tämä laki yhdistää kaksi lakia yhteen.

Bouguerin laki (vaikka tunnustaminen on laskenut enemmän Heinrich Lambertille) osoittaa, että näyte absorboi enemmän säteilyä, kun absorboivan tai materiaalisen aineen mitat ovat suurempia; erityisesti sen paksuus, joka on etäisyys l joka kulkee valon lähtiessä ja lähtiessä.

Monokromaattisen säteilyn absorptio näkyy ylemmässä kuvassa; toisin sanoen yhden aallonpituuden, λ. Imukykyinen väliaine on optisen solun sisällä, jonka paksuus on l, ja se sisältää kemiallisia aineita, joilla on pitoisuus C.

Valonsäteellä on alku- ja lopullinen intensiteetti, joka on merkitty symboleilla I0 ja I, vastaavasti. Huomaa, että sen jälkeen kun on ollut vuorovaikutuksessa absorboivan väliaineen kanssa, I on pienempi kuin I0, mikä osoittaa, että säteilyn absorptio oli olemassa. Mitä vanhemmat he ovat C ja l, pienempi tulee olemaan I suhteen0; toisin sanoen imeytyminen lisääntyy ja vähemmän transmittanssi.

indeksi

  • 1 Mikä on Beer-Lambertin laki??
    • 1.1 Absorbanssi ja läpäisevyys
    • 1.2 Grafiikka
  • 2 Sovellukset
  • 3 Harjoitukset ratkaistu
    • 3.1 Harjoitus 1
    • 3.2 Harjoitus 2
  • 4 Viitteet

Mikä on Beer-Lambertin laki??

Ylempi kuva kattaa täydellisesti tämän lain. Säteilyn imeytyminen näytteessä kasvaa tai pienenee eksponentiaalisesti riippuen C tai l. Jotta lakia voitaisiin ymmärtää täysin ja yksinkertaisesti, on tarpeen kuvata sen matemaattiset näkökohdat.

Kuten juuri mainitsin, minä0 ja I ovat monokromaattisen valonsäteen intensiteetit ennen valoa ja sen jälkeen. Jotkut tekstit käyttävät mieluummin P-symboleja0 ja P, jotka viittaavat säteilyn energiaan, eivät sen intensiteettiin. Tässä selitys jatkuu intensiteettien avulla.

Tämän lain yhtälön linearisoimiseksi logaritmi on sovellettava, yleensä pohja 10:

Loki (I0/ I) = εlC

Termi (I0/ I) osoittaa, kuinka paljon imeytymisen tuottaman säteilyn intensiteetti pienenee. Lambertin lain mukaan vain l (εl), kun taas Beerin laki jättää huomiotta, mutta paikkoja C sen sijaan (εC). Ylempi yhtälö on molempien lakien liitto, ja siksi se on Beer-Lambertin lain yleinen matemaattinen ilmaus.

Absorbanssi ja läpäisevyys

Absorbanssi määritellään termillä Log (I0/ I). Siten yhtälö ilmaistaan ​​seuraavasti:

A = εlC

Missä ε on ekstinktiokerroin tai molaarinen absorbanssi, joka on vakio tietyllä aallonpituudella.

Huomaa, että jos absorboivan väliaineen paksuus pidetään vakiona, kuten ε, absorbanssi A riippuu vain konsentraatiosta C, absorboivista lajeista. Lisäksi se on lineaarinen yhtälö, y = mx, missä ja on A ja x tämä on C.

Kun absorbanssi kasvaa, läpäisevyys pienenee; eli kuinka paljon säteilyä siirretään imeytymisen jälkeen. Ne ovat siis käänteisiä. Kyllä0/ I ilmaisee imeytymisasteen, I / I0 on yhtä suuri kuin läpäisevyys. Tietäen tätä:

I / I0 = T

(I0/ I) = 1 / T

Loki (I0/ I) = Loki (1 / T)

Mutta, loki (I0/ I) on yhtä suuri kuin absorbanssi. A: n ja T: n välinen suhde on siis:

A = Loki (1 / T)

Ja logaritmien ominaisuuksien soveltaminen ja tietäen, että Log1 on 0:

A = -LogT

Yleensä lähetykset ilmaistaan ​​prosentteina:

% T = I / I0∙ 100

graafinen

Kuten edellä todettiin, yhtälöt vastaavat lineaarista funktiota; sen vuoksi odotetaan, että piirrettäessä ne antavat suoran linjan.

Huomaa, että yllä olevan kuvan vasemmalla puolella on rivi, joka saadaan, kun piirrät A: ta vastaan C, ja oikealle LogT: n graafia vastaava rivi C. Yksi on positiivinen rinne ja toinen negatiivinen; Mitä suurempi absorbanssi on, sitä pienempi läpäisevyys.

Tämän lineaarisuuden ansiosta on mahdollista määrittää imukykyisten kemiallisten aineiden (kromoforien) pitoisuus, jos tiedetään, kuinka paljon säteilyä ne absorboivat (A) tai kuinka paljon säteilyä lähetetään (LogT). Kun tätä lineaarisuutta ei havaita, Beer-Lambertin lain mukaan sen sanotaan olevan poikkeava, positiivinen tai negatiivinen.

sovellukset

Yleisesti ottaen joitakin tämän lain tärkeimpiä sovelluksia mainitaan alla:

-Jos kemiallisella aineella on väriä, se on esimerkillinen ehdokas, joka on analysoitava kolorimetrisillä tekniikoilla. Nämä perustuvat Beer-Lambertin lakiin ja mahdollistavat analyyttien pitoisuuden määrittämisen spektrofotometrillä saatujen absorbanssien mukaan.

-Sen avulla voidaan rakentaa kalibrointikäyrät, joiden avulla näytteen matriisivaikutuksen perusteella kiinnostavien lajien pitoisuus määritetään.

-Sitä käytetään laajasti proteiinien analysointiin, koska useat aminohapot ovat tärkeitä absorptioita sähkömagneettisen spektrin ultraviolettialueella..

-Kemialliset reaktiot tai molekyyliset ilmiöt, jotka viittaavat värin muuttumiseen, voidaan analysoida absorbanssiarvojen avulla yhdellä tai useammalla aallonpituudella.

-Monimuuttujaanalyysin avulla voidaan analysoida monimutkaisia ​​kromoforien seoksia. Tällä tavoin voidaan määrittää kaikkien analyyttien konsentraatio ja lisäksi luokitella seokset ja erottaa ne toisistaan; hylkää esimerkiksi, jos kaksi samanlaisia ​​mineraaleja on peräisin samalta mantereelta tai tietystä maasta.

Ratkaistut harjoitukset

Harjoitus 1

Mikä on liuoksen absorbanssi, jonka läpäisevyys on 30% aallonpituudella 640 nm?

Sen ratkaisemiseksi riittää, kun otetaan huomioon absorbanssin ja läpäisevyyden määritelmät.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

Ja tietäen, että A = -LogT, laskenta on suora:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Huomaa, että siinä ei ole yksiköitä.

Harjoitus 2

Jos edellisen harjoituksen purkaminen koostuu W-lajista, jonka pitoisuus on 2,30 ∙ 10-4 M ja olettaen, että solun paksuus on 2 cm: mikä on sen pitoisuus 8%: n läpäisevyyden saamiseksi?

Voit ratkaista suoraan tällä yhtälöllä:

-LogT = εlC

Mutta ε-arvo on tuntematon. Siksi se on laskettava edellä esitettyjen tietojen perusteella, ja oletetaan, että se pysyy vakiona useilla eri pitoisuuksilla:

ε = -LogT / lC

= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 ∙ 10-4 M)

= 1136,52 M-1∙ cm-1

Ja nyt voit jatkaa laskemista% T = 8:

c = -LogT / εl

= (-Log 0,08) / (1136,52 M-1∙ cm-1  x 2 cm)

= 4,82 ∙ 10-4 M

Niinpä riittää, että laji W kaksinkertaistaa niiden pitoisuuden (4,82 / 2,3) vähentääkseen niiden läpäisevyyden prosenttiosuuden 30%: sta 8%: iin.

viittaukset

  1. Day, R., ja Underwood, A. (1965). Kvantitatiivinen analyyttinen kemia. (viides ed.). PEARSON Prentice Hall, s. 469-474.
  2. Skoog D.A, West D.M. (1986). Instrumentaalinen analyysi (toinen toim.). Interamericana., Meksiko.
  3. Soderberg T. (18. elokuuta 2014). Beer-Lambert-laki. Kemia LibreTexts. Haettu osoitteesta: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (toukokuu 2016). Beer-Lambert-laki. Haettu osoitteesta: chemguide.co.uk
  5. Kolorimetrinen analyysi: oluen laki tai spektrofotometrinen analyysi. Haettu osoitteesta: chem.ucla.edu
  6. Dr. J.M. Fernández Álvarez (N.D.). Analyyttinen kemia: ratkaistujen ongelmien käsikirja. [PDF]. Haettu osoitteesta dadun.unav.edu